具曲面基板的生物辨識裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具曲面基板的生物辨識裝置，包含一曲面基板、一感應電極層以及多個選擇開關。該感應電極層布置于該曲面基板的一側，該感應電極層包含多個電極。該些選擇開關依序地或動態(tài)地選定至少一個電極為一個或一個以上的感應電極組。本實用新型提供的具曲面基板的生物辨識裝置，當進行指紋感測操作時，可利用其內凹曲面的機構特性，適度定位手指的按壓位置與角度，減少指紋變形量，加大有效偵測面積，提高指紋偵測與辨識的正確性。
【專利說明】
具曲面基板的生物辨識裝置
技術領域
[0001]本實用新型有關一種具曲面基板的生物辨識裝置，尤指一種以指紋特征為辨識依據的具曲面基板的生物辨識裝置。
【背景技術】
[0002]生物特征的感測與比對技術早已成熟并廣泛被應用于個人的身份辨識與確認。現(xiàn)有的生物辨識方式有指紋辨識、聲紋辨識、虹膜辨識、視網膜辨識等?；诎踩孢m與辨識效率等綜合考量，指紋辨識已成為生物辨識的主流方式。指紋辨識通常涉及掃描輸入一使用者的指紋或影像，并儲存此影像及/或該指紋獨有的特征，再將此掃描指紋的特征資料與資料庫中已建立的指紋參考資訊作比對，以辨識或確認個人的身份。
[0003]指紋辨識的影像輸入可分為光學掃描、熱影像感應、電容式感應等方式。光學掃描方式由于裝置體積較大難以應用于移動式電子裝置，熱影像感應的正確性與可靠性不佳亦無法成為主流，故電容式影像感測逐漸成為移動式電子裝置的生物辨識的主流技術。
[0004]由于電子商務與遠端支付的發(fā)展一日千里，且電子保全與自動化門禁系統(tǒng)蓬勃發(fā)展故而生物辨識的需求急速膨脹;而生物辨識技術又可區(qū)分為指紋辨識技術、虹膜辨識技術、DNA辨識技術等?？剂啃省踩?、與非侵入性等要求，指紋辨識已成為生物辨識的首選技術。指紋辨識技術又有光學式、熱感應式與電容式。其中又以電容式技術在成本、省電、可靠、防偽等綜合考量中脫穎而出。
[0005]現(xiàn)有的電容式指紋辨識技術有滑動式、全指按壓式等形式。又以全指按壓式在辨識度、效率及方便性中勝出。然而由于感應信號極其微小與周遭巨大雜訊等因素，全指按壓式的指紋辨識技術通常只能將感應電極與感應電路等一并做在一個集成電路晶片上，且以小于101M厚度的藍寶石膜加以保護。如此材料成本與封裝制程成本居高不下，且其產品壽命與耐受性堪慮。因此業(yè)界莫不致力于提高感測靈敏度與信號雜訊比，期盼能將感應電極置于非集成電路的基材上，以利增加感測面積、降低成本并增進產品的壽命與耐受性，故指紋辨識技術仍有很大的改進空間。
[0006]此外，請參閱圖1為先前技術平面式手指感測器的分解圖。圖1為美國蘋果公司(Apple Inc.)于美國專利局(USPTO)所申請的公開專利，其公開號為US 2013/0181949。該公開專利揭示一種手指感測器，如圖1所示，使用者手指1A在具有平面手指感測區(qū)的指紋感測器20A上進行滑動或按壓操作，通過指紋感測器集成電路(IC)感測出手指動作的軌跡。然而，平面結構的指紋感測或辨識裝置，僅能在同一水平面?zhèn)蓽y指紋，故手指需施以相當的壓力以貼合偵測平面，指紋也因壓力而產生變形;指紋面積變大且指紋谷面積變小，同時其紋路亦產生扭曲且每次偵測的變形量皆不同，因此，偵測到的指紋影像模糊失真，不僅增加后段程式處理的困難且降低辨識通過率。
【實用新型內容】
[0007]為了解決上述問題，本實用新型新型提供一種具曲面基板的生物辨識裝置，以克服現(xiàn)有技術的問題。
[0008]本實用新型提供的具曲面基板的生物辨識裝置，包含:
[0009]一曲面基板；
[0010]—感應電極層，布置于該曲面基板的一側，該感應電極層包含多個電極;及
[0011 ]多個選擇開關，依序地或動態(tài)地選定至少一個電極為一個或一個以上的感應電極組。
[0012]作為優(yōu)選技術方案，該曲面基板為弧面基板或球面基板。
[0013]作為優(yōu)選技術方案，該曲面基板為高分子薄膜基板、金屬基板或超薄軟性玻璃基板。
[0014]更優(yōu)選地，該高分子薄膜為聚亞酰胺高分子薄膜。
[0015]更優(yōu)選地，該金屬基板的材質為不銹鋼、鋁、銅、鈦、鐵、鎢、銀、錫或前述之合金或液態(tài)合金。
[0016]作為優(yōu)選技術方案，上述具曲面基板的生物辨識裝置，還包含一走線層，位于該感應電極層背向該曲面基板的一側，該走線層包含多條走線，每一走線對應電氣交連到該感應電極層的至少一電極。
[0017]作為優(yōu)選技術方案，上述具曲面基板的生物辨識裝置，還包含一絕緣層，布置于該感應電極層與該走線層之間。
[0018]作為優(yōu)選技術方案，上述具曲面基板的生物辨識裝置，還包含一走線層，位于該感應電極層面向該曲面基板的一側，該走線層包含多條走線，每一走線對應電氣交連到該感應電極層的至少一電極。
[0019]作為優(yōu)選技術方案，上述具曲面基板的生物辨識裝置，還包含一絕緣層，布置于該感應電極層與該走線層之間。
[0020]作為優(yōu)選技術方案，每一該選擇開關為一薄膜電晶體開關或一場效電晶體開關。[0021 ]作為優(yōu)選技術方案，該多個選擇開關布置于該曲面基板上。
[0022]作為優(yōu)選技術方案，上述具曲面基板的生物辨識裝置，還包含一保護層，位于該感應電極層背向該曲面基板的一側。
[0023]作為優(yōu)選技術方案，上述具曲面基板的生物辨識裝置，還包含一定位部，以引導與定位指尖位置。
[0024]作為優(yōu)選技術方案，該定位部為一擋塊結構或一凸塊結構。
[0025]作為優(yōu)選技術方案，上述具曲面基板的生物辨識裝置，還包含至少一自電容感測控制電路。
[0026]作為優(yōu)選技術方案，該至少一自電容感測控制電路布置于一集成電路內。
[0027]作為優(yōu)選技術方案，該集成電路粘結或壓焊于該曲面基板上。
[0028]作為優(yōu)選技術方案，該集成電路粘結或壓焊于一軟性電路板上，該軟性電路板的一端連接至該曲面基板。
[0029]作為優(yōu)選技術方案，該曲面基板沿著一個維度的曲率半徑大于0.5公分。
[0030]本實用新型能夠達到如下效果:
[0031]本實用新型提供的具曲面基板的生物辨識裝置，當進行指紋感測操作時，可利用其內凹曲面的機構特性，適度定位手指的按壓位置與角度，減少指紋變形量，加大有效偵測面積，提高指紋偵測與辨識的正確性。
【附圖說明】
[0032]圖1為先前技術平面式手指感測器的分解圖；
[0033]圖2A為本實用新型曲面基板第一實施例的立體圖；
[0034]圖2B為本實用新型具曲面基板的生物辨識裝置第一實施例的使用狀態(tài)圖；
[0035]圖3A為本實用新型曲面基板第二實施例的立體圖；
[0036]圖3B為本實用新型具曲面基板的生物辨識裝置第二實施例的使用狀態(tài)圖；
[0037]圖3C為本實用新型生物辨識裝置的定位部第一實施例的示意圖；
[0038]圖3D為本實用新型生物辨識裝置的定位部第二實施例的示意圖；
[0039]圖4A為本實用新型曲面基板第三實施例的立體圖；
[0040]圖4B為本實用新型具曲面基板的生物辨識裝置第三實施例的使用狀態(tài)圖；
[0041]圖5A為本實用新型生物辨識裝置的層疊結構第一實施例的示意圖；
[0042]圖5B為本實用新型生物辨識裝置的層疊結構第二實施例的示意圖；
[0043]圖5C為本實用新型生物辨識裝置的層疊結構第三實施例的示意圖；
[0044]圖6為本實用新型生物辨識裝置的層疊結構的立體分解圖；及
[0045]圖7為本實用新型生物辨識裝置的層疊結構的局部放大圖。
[0046]【符號說明】
[0047]〔現(xiàn)有技術〕
[0048]1A手指；
[0049]20A指紋感測器；
[0050]〔本實用新型〕
[0051 ]100生物辨識裝置；
[0052]10曲面基板；
[0053]10’曲面基板；
[0054]20感應電極層；
[0055]30絕緣層；
[0056]40走線層；
[0057]50保護層；
[0058]60定位部；
[0059]90指紋；
[0060]2011~20mn電極；
[0061]4011~40mn選擇開關；
[0062]Dl第一方向；
[0063]D2第二方向。
【具體實施方式】
[0064]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本實用新型并能予以實施，但所舉實施例不作為對本實用新型的限定。
[0065]有關本實用新型的技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下:
[0066]請參閱圖2A與圖3A分別為本實用新型曲面基板第一實施例與第二實施例的立體圖。圖2A與圖3A表現(xiàn)該基板(substrate)為可彎曲(curved)或可燒式(flexible)的板體結構。該基板經彎曲后所形成一曲面，并且沿該曲面的徑向方向(radial direct 1n)定義為一第一方向Dl，沿該曲面的軸向方向(axial direct1n)定義為一第二方向D2。其中該曲面基板10為弧面基板，但不以此為限制。依據本實用新型的一實施方式，該曲面基板10沿著一個維度(第一方向Dl或是第二方向D2)的曲率半徑大于0.5公分。
[0067]進一步參閱圖2B與圖3B分別為本實用新型具曲面基板的生物辨識裝置第一實施例與第二實施例的使用狀態(tài)圖。本實用新型以指紋特征為辨識依據的具曲面基板的生物辨識裝置100，因此，使用者通過將手指按壓在該生物辨識裝置100上進行指紋辨識，以達到使用者的身份辨識。圖2B與圖3B兩種不同的實施例分別實現(xiàn):在圖2B中，使用者手指按壓在該生物辨識裝置100上的指向為該第一方向Dl，亦即該徑向方向；以及在圖3B中，使用者手指按壓在該生物辨識裝置100上的指向為該第二方向D2，亦即該軸向方向。
[0068]值得一提，對圖2B該第一實施例而言，該曲面基板的彎曲程度，可配合(fit)手指指面弧度設計，使得手指完全地貼附在該曲面基板上。再者，由于手指按壓在該生物辨識裝置100上的指向為徑向方向，因此，該彎曲表面的一側能夠阻擋手指，以達到手指定位在該生物辨識裝置100上，進行按壓辨識操作。
[0069]對圖3B該第二實施例而言，該曲面基板的彎曲程度，可配合手指指圍設計，使得手指充分地包覆在該曲面基板上。再者，由于手指按壓在該生物辨識裝置100上的指向為軸向方向，因此，該生物辨識裝置100更包含一定位部60，以達到手指定位在該生物辨識裝置100上，進行按壓辨識操作。配合參閱圖3C與圖3D分別為本實用新型生物辨識裝置100的定位部60第一實施例與第二實施例的示意圖。具體而言，對圖3C該第一實施例而言，該定位部60為一擋塊結構，因此，當使用者手指沿軸向方向延伸而抵觸該擋塊結構時，則表示手指已定位在合適(理想)的偵測區(qū)域。對圖3D該第二實施例而言，該定位部60為一凸塊結構，因此，當使用者手指沿軸向方向延伸而抵觸該凸塊結構時，則表示手指已定位在合適(理想)的偵測區(qū)域。值得一提，該定位部60可由該基板一體成型設計，或額外加工制成。然而，上述該些定位部60的實施態(tài)樣僅為說明實現(xiàn)定位偵測之用，而非對本實用新型加以限制。是以，能夠達成定位偵測目的的定位部60變化的實施例，皆應包括于本實用新型的范疇中。至于該生物辨識裝置100的結構說明，將于后文有詳細的闡述。
[0070]請參閱圖4A與圖4B分別為本實用新型曲面基板第三實施例的立體圖與本實用新型具曲面基板的生物辨識裝置第三實施例的使用狀態(tài)圖。在本實施例中，該基板10可經過曲面定型?；幚頌榍蛎婊?，更具體而言，該球面基板可為圓形曲面基板或橢圓形曲面基板，不以此為限制，僅在于表現(xiàn)使用者手指可按壓在彎曲的曲面上，使得手指指面貼合在該曲面基板10上，能夠增加有效的偵測范圍，以提高指紋辨識準確度。
[0071]請參閱圖5A至圖5C分別為本實用新型生物辨識裝置的層疊結構第一實施例至第三實施例的示意圖。該些圖示是以表現(xiàn)使用者手指按壓在該生物辨識裝置100上的指向為該軸向方向的前視圖。圖5A該生物辨識裝置100的層疊結構由上而下包含一曲面基板10、一感應電極層20、一絕緣層30、一走線層40以及一保護層50。在本實施例中，該曲面基板10為高分子薄膜(polymer thin film)基板或超薄軟性玻璃基板。更進一步，該高分子薄膜可為聚亞酰胺(polyimide, PI)高分子薄膜。該超薄軟性玻璃基板的厚度小于200μηι。值得一提，該絕緣層30提供該感應電極層20與該走線層40之間的電氣絕緣之用。此外，該保護層50提供抗氧化、防潮的保護作用。
[0072]圖5Β該生物辨識裝置100層疊結構由上而下包含該保護層50、該感應電極層20、該絕緣層30、該走線層40以及該曲面基板10。圖5Β該第二實施例與圖5Α該第一實施例最大的差異在于該保護層50與該曲面基板10為互換配置。由于指紋特征受限于指紋90紋峰與紋谷距離較短，存在著不容易感測的難度，因此，在本實施例中，盡管該保護層50與該曲面基板10為互換配置，然而，該感應電極層20仍配置于該層疊結構的第二層(由上而下)位置，使得該感應電極層20盡可能地縮短與手指接觸面的距離，使得該感應電極層20上的電極(配合參見圖6)能夠提高感測精確度。值得一提，本實用新型該生物辨識裝置100配合發(fā)明人先前新型的自電容感測電路(中國臺灣專利公告號TW 1473001 )，可在手指接觸面與感應電極層20之間101M以上間距狀態(tài)下，提供準確地指紋影像感測。
[0073]圖5C該生物辨識裝置100的層疊結構由上而下包含該保護層50、該感應電極層20、該絕緣層30、該走線層40、該絕緣層30以及該曲面基板10’。本實施例中，該曲面基板10’為金屬基板。更進一步，該金屬為不銹鋼(stainless steel )、招(aluminum)、銅(copper)、鈦(titanium)、媽(tungsten)、銀、錫、鐵或前述的合金或液態(tài)合金(liquid alloy)。也因為該曲面基板10’為金屬基板，因此，該曲面基板10’與該走線層40之間設置該絕緣層30以提供電氣絕緣之用。再者，該金屬曲面基板10’同時兼具高頻電磁波的屏蔽功能。
[0074]配合參閱圖6為本新型生物辨識裝置的層疊結構之立體分解圖。圖6是對應圖5A該生物辨識裝置100的層疊結構實施例。如上所述，該生物辨識裝置100之層疊結構由上而下系包含該曲面基板10、該感應電極層20、該絕緣層30、該走線層40以及該保護層50。在本實施例中，該些電極2011?20mn設置于該感應電極層20上，并且每一該電極2011?20mn為矩形為一實施態(tài)樣，然而，并不以此為限制。在其他實施態(tài)樣中，該些電極2011?20mn可依電路設計的需求，設計為其他幾何圖形的形狀，例如圓形、正方形、菱形、三角形或多邊形。
[0075]在本實施例中，該走線層40設置有多個選擇開關4011?40mn。其中，每一該選擇開關為一薄膜電晶體(thin film transistor circuit, TFT)開關或一場效電晶體(fieldeffect transistor circuit, FET)開關。值得一提，雖然圖式該些選擇開關4011?40mn通過走線對應電氣交連到該感應電極層20的至少一電極2011?20mn，例如，該選擇開關4011對應電氣交連至該電極2011，該選擇開關40mn對應電氣交連至該電極20mn，然而，并不以此為限制。在其他實施態(tài)樣中，任一選擇開關4011?40mn可通過走線對應電氣交連到該感應電極層20的多個電極2011?20mn。借此，利用該些選擇開關4011?40mn可簡化走線的設計與配置，進而改善電磁干擾。在其他實施態(tài)樣中，該些選擇開關4011?40mn可布置于該曲面基板10上，同樣地，可通過走線對應電氣交連到該感應電極層20的該些電極2011?20mn。
[0076]在本實施例中，該些選擇開關依序地或動態(tài)地選定至少一個電極為一個或一個以上的感應電極組以遂行指紋的偵測。其詳細運作方法請參考發(fā)明人先前的相關新型說明書記載，不另贅述。前開相關專利案號如下列:申請?zhí)?03128567，新型案號M491216及M493114。
[0077]參閱圖7為本新型生物辨識裝置的層疊結構的局部放大圖。根據圖7，可以明顯地看出，當使用者手指按壓在該生物辨識裝置100上時，手指指紋90直接接觸該曲面基板10，并且通過對指紋90紋峰與紋谷不同電荷聚集而產生的不同電荷量(或電容量)，達到指紋辨識的目的。
[0078]此外，本實用新型該具曲面基板的生物辨識裝置100更具體說明如下。一實施例先將相關電極、薄膜電晶體開關電路及走線等制作于軟性平面基板上，再作曲面定型?；幚硎钩蔀閮劝嫉幕⌒位騼劝嫉那蛎嫘?。其中，定型?；幚砜衫眉訜峁袒⑤椛湔丈涔袒?、紫外線照射固化等方法實現(xiàn)。此外，亦可利用多層(兩層以上)的基板構造，借局部蝕刻薄化或弱化而彎曲塑型。另一實施例先將相關電極、薄膜電晶體開關電路及走線等制作于軟性平面基板上，再粘貼于具特定曲面的固化外框機構上使形成幅合人體工學的偵測曲面。
[0079]再者，本實用新型該生物辨識裝置100更包含至少一自電容感測控制電路，其中，該至少一自電容感測控制電路的較佳實施例請參考發(fā)明人先前的新型專利，其專利公告號為TW 1473001。其中，該至少一自電容感測控制電路布置于一集成電路內。該集成電路可直接粘結或壓焊于該曲面基板10上;或者，該集成電路粘結或壓焊于一軟性電路板上，該軟性電路板的一端連接至該曲面基板10。
[0080]綜上所述，本實用新型具有以下的特征與優(yōu)點:
[0081]1、本實用新型的該生物辨識裝置100為直接設置于薄膜基板上的層疊結構，以提供手指按壓的指紋辨識功能，無須封裝制程的導入，如此可減少成本，并且簡化制程；
[0082]2、有別于現(xiàn)有平面結構的指紋辨識裝置僅能提供水平面的手指動作偵測，本實用新型該生物辨識裝置100為曲面結構，能夠增加有效的偵測面積并減少指紋的變形，以擷取更多且正確的指紋偵測數據，進而提高指紋辨識準確度；
[0083]3、平面層疊制成后，再經過曲面定型?；幚?，可提供軸向與徑向的指紋辨識操作，以增加使用的便利性與適應性；
[0084]4、利用該定位部60，可為擋塊結構或凸塊結構，提供手指定位于偵測區(qū)域，進而提高指紋辨識的正確性與準確度;及
[0085]5、通過該些選擇開關4011?40mn，可簡化走線的設計與配置，進而改善電磁干擾。
[0086]以上所述實施例僅是為充分說明本實用新型而所舉的較佳的實施例，本實用新型的保護范圍不限于此。本技術領域的技術人員在本實用新型基礎上所作的等同替代或變換，均在本實用新型的保護范圍之內。本實用新型的保護范圍以權利要求書為準。
【主權項】
1.一種具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，包含: 一曲面基板； 一感應電極層，布置于該曲面基板的一側，該感應電極層包含多個電極;及 多個選擇開關，依序地或動態(tài)地選定至少一個電極為一個或一個以上的感應電極組。2.如權利要求1所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，該曲面基板為弧面基板或球面基板。3.如權利要求1所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，該曲面基板為高分子薄膜基板、金屬基板或軟性玻璃基板。4.如權利要求3所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，該高分子薄膜為聚亞酰胺高分子薄膜。5.如權利要求3所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，該金屬基板的材質為不銹鋼、招、銅、鈦、鐵、媽、銀或錫。6.如權利要求1所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，還包含一走線層，位于該感應電極層背向該曲面基板的一側，該走線層包含多條走線，每一走線對應電氣交連到該感應電極層的至少一電極。7.如權利要求6所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，還包含一絕緣層，布置于該感應電極層與該走線層之間。8.如權利要求1所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，還包含一走線層，位于該感應電極層面向該曲面基板的一側，該走線層包含多條走線，每一走線對應電氣交連到該感應電極層的至少一電極。9.如權利要求8所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，還包含一絕緣層，布置于該感應電極層與該走線層之間。10.如權利要求1所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，每一該選擇開關為一薄膜電晶體開關或一場效電晶體開關。11.如權利要求10所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，該多個選擇開關布置于該曲面基板上。12.如權利要求1所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，還包含一保護層，位于該感應電極層背向該曲面基板的一側。13.如權利要求1所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，還包含一定位部。14.如權利要求13所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，該定位部為一擋塊結構或一凸塊結構。15.如權利要求1所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，還包含至少一自電容感測控制電路。16.如權利要求15所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，該至少一自電容感測控制電路布置于一集成電路內。17.如權利要求16所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，該集成電路粘結或壓焊于該曲面基板上。18.如權利要求16所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，該集成電路粘結或壓焊于一軟性電路板上，該軟性電路板的一端連接至該曲面基板。19.如權利要求1所述的具曲面基板的生物辨識裝置，其特征在于，該曲面基板沿著一個維度的曲率半徑大于0.5公分。
【文檔編號】G06K9/00GK205507798SQ201620113220
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月4日
【發(fā)明人】李祥宇, 金上, 林丙村
【申請人】速博思股份有限公司